渣土改良
06渣土改良技术
砂卵石地层盾构渣土改良技术粟路好中铁五局城通分公司沈阳地铁二号线三标项目部摘要：在土压平衡式盾构施工过程中，开挖面支撑的土砂具有十分重要的作用，通过对开挖出渣土进行改良，用以满足施工要求。
本文依托沈阳地铁北～崇区间盾构施工，对砂卵石地层渣土改良技术加以总结，对之后类似工程提供经验。
关键词：砂卵石渣土改良盾构1 概述1.1 工程概况沈阳地铁二号线第三合同段北～崇区间单线全长为703.8m，盾构通过地段主要为砂卵石地层，其中粘土（即粒径≤0.075mm）约占18.1%,砂（即粒径＜5mm,≥0.075mm）约占44.1%,砾卵石（即粒径≥5mm）约占37.8%,隧道结构底最大埋深22.7m；工～文区间单线全长为1302.7m，盾构通过地段主要为砂卵石地层，其中粘土（即粒径≤0.075mm）约占3.2%,砂（即粒径＜5mm,≥0.075mm）约占56.7%,砾卵石（即粒径≥5mm）约占30.1%,，隧道结构底最大埋深31.66m。
1.2 渣土改良在砂卵石地层施工中的重要性目前我国所应用的盾构机类型主要为土压平衡式盾构，其特点是用开挖出的土砂作为支撑开挖面稳定的介质，因此要求作为支撑介质的土砂具有良好的塑性变形、软稠度、内摩擦角小及渗透率小。
由于一般土壤不能完全满足这些特性，所以要进行改良，其技术要点是在刀盘前部和泥土仓中注入水、膨润土泥浆、粘土、聚合物或泡沫等混合添加材料，经强力搅拌，改善开挖的土砂塑性、流动性，降低渣土的透水性。
渣土改良系统已成为盾构法施工的一个重要组成部分，对盾构法隧道施工的发展有着深远的影响。
纵观目前国内各台盾构机的使用工况，不难发现土质改良技术应用的好坏，对降低工程造价、提高工程施工进度都有着决定性的作用。
1.3 渣土改良技术的国内外现状盾构法施工的主要机械就是盾构机，有泥水盾构和土压平衡盾构,土压平衡式盾构机因其能较好地控制地面沉降，保护环境，适应在市区和建筑密集区施工等优点，在隧道施工中被广泛应用。
盾构施工——粘土中的渣土改良方案
粘土中的渣土改良方案一、基本情况近段时间源天盾构项目部在珠江新城旅游观光线的盾构施工过程中，出现掘进缓慢，刀盘结泥饼等现象，影响了施工进度。
其中先后试用了ELCO，东莞明洁和巴斯夫的麦斯特等三种品牌发泡剂，效果均不是很明显，没有解决根本问题。
经同相关人员沟通和现场了解情况，在盾构机始发阶段，有约十多环砂层，喷涌厉害，采用日本TAC高分子材料和ELCO发泡剂搭配改良渣土，解决了喷涌问题。
随后进入8号粘土层，渣土粘度大，推进困难。
在第19环（约10月12号）项目部撤下ELCO发泡剂，换上另一品牌泡沫剂，在16号晚我司接到项目部电话，告之结泥饼厉害，掘进不顺利。
17号上午我方派人到现场了解情况，盾构机已经开仓清理过泥饼，当天已经掘进到23环，25日再到现场了解情况，已经掘进到40环，平均每天2环左右，其间一直在试用另两种发泡剂，但没有根本解决问题。
二、原因分析在此过程中项目部采取各种措施来解决问题，但由于地层条件恶劣等因素，目前未能根本解决此难题。
经过多年的工程实践，我方认为如下因素会导致这种不利情况出现：1.盾构通过地层条件差，广州这种典型的复合地层对盾构施工是个极大的考验。
在这种粘土层中，经过改良剂和水的浸润，在刀盘的搅拌下，土体粘度增大，很容易粘附在刀盘上，同时由于相互之间的摩擦产生瞬间高热，使土体结焦附着在刀盘上不易除掉。
2.泡沫剂等外加剂使用不当，在不同的盾构条件下，泡沫剂的使用参数应做相应调整，包括注入率，发泡倍率，稀释倍率，流量等。
正确使用泡沫剂有利于防止结泥饼，降低扭矩，提高工作效率。
3.使用工艺不恰当，在恶劣地质条件下，刀盘转速，推进速度，螺旋剂排土速度，外加剂的配合使用都会影响施工质量。
三、产品介绍针对项目部目前出现的问题和对其影响因素的分析，我们建议采取ELCO高分子材料和发泡剂配合使用来预防和解决盾构机在粘土层中的掘进问题。
ELCO STP 401A是一种长链分子的有机化合物,可以单独使用，也可与膨润土及泡沫配合使用。
土压盾构在粘土层中的渣土改良施工工法
土压盾构在粘土层中的渣土改良施工工法土压盾构是一种应用广泛的隧道施工工法，可以有效地克服地层不稳定、水压较高等问题。
在特定的施工环境下，土压盾构也可以用于在粘土层中进行渣土改良施工工法。
本文将从前言、工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例等方面全面介绍土压盾构在粘土层中的渣土改良施工工法。
一、前言引入土压盾构在粘土层中的渣土改良施工工法的背景和意义。
二、工法特点介绍土压盾构在粘土层中渣土改良的特点，包括渣土改良的效果、施工速度快、施工安全性高等。
三、适应范围详细阐述土压盾构渣土改良施工工法适用的地质条件和范围，如粘土层的稳定性要求、水压情况等。
四、工艺原理通过对施工工法与实际工程之间的联系、采取的技术措施进行具体的分析和解释，让读者了解该工法的理论依据和实际应用。
包括土压盾构的结构和工作原理，以及渣土改良的基本原理和方法。
五、施工工艺对土压盾构在粘土层中渣土改良施工工法的各个施工阶段进行详细的描述，包括前期准备工作、渣土挖掘与处理、渣土改良、土压盾构推进等。
六、劳动组织介绍土压盾构渣土改良施工工法的劳动组织方式，包括施工人员的分工与配备、施工流程的安排等。
七、机具设备详细介绍土压盾构渣土改良施工工法所需的机具设备，包括土压盾构机、渣土处理设备等，介绍其特点、性能和使用方法。
八、质量控制对土压盾构渣土改良施工工法的质量控制方法和措施进行详细介绍，包括材料的选择与监控、施工质量的检验等，以确保施工过程中的质量达到设计要求。
九、安全措施介绍施工中需要注意的安全事项，特别是对施工工法的安全要求，包括人员安全、设备运行安全等，让读者清楚地了解施工中的危险因素和安全措施。
十、经济技术分析对土压盾构渣土改良施工工法的施工周期、施工成本和使用寿命进行分析，以便读者进行评估和比较。
十一、工程实例列举具体的工程实例，介绍该工法在实际工程中的应用和效果。
土压平衡盾构法施工渣土改良试验方案
土压平衡盾构法施工渣土改良试验方案1、试验目的(1)依据泡沫的要求(如半衰期、发泡倍率等)发出合适的泡沫，并评价泡沫的性质。
讨论气泡性能与发泡液浓度和气体流量、气体压强及液体流量的关系，为土压平衡盾构渣土改良供应合适的泡沫。
(2)依据改良土体的需求配制合适的泥浆，并试验泥浆的性能。
对试验结果与数据处理，讨论泥浆漏斗粘度、比重、PH值与纯碱、CMC、膨润土添加量的关系，为土压平衡盾构渣土改良供应合适的泥浆。
(3)在几类典型地层的盾构施工中，总结满意盾构施工土体性能所要求的土体含水量、泡沫注入率、泡沫浓度、泥浆注入率、泥浆浓度等参数指标。
(4)通过坍落度试验、搅拌试验、LCPC磨擦试验、盾构模型试验综合评价土样经过不同添加剂改良后的性能，最终得到土压平衡盾构施工优化添加剂配比方案。
(5)依据北京地区地层的土层特性，采纳合适的添加剂(如泥浆和泡沫等添加剂)进行渣土改良，并明确以下内容：泡沫稳定性及注入率对改良土流淌性的影响；不同浓度的泥浆和不同泥浆注入量对改良土体流塑性的影响；泡沫和泥浆共同改良土体各自发挥的作用以及交互作用的影响。
2、试验装置及试验步骤(1)泡沫试验川⑵本次试验装置如图1、2所示，本试验使用的盾构用泡沫的发生装置及衰落度测试仪器是由龚秋明课题组设计制造。
使用该套试验装置能快捷的制造动身泡倍率及稳定性不同的泡沫，该仪器设施经测试参数定位精确、性能稳定、试验操作便利。
试验步骤如下：①.启动空气压缩机，关闭气体开关和发泡液容器的出口开关，依据发泡溶液浓度称取肯定的水和发泡原液，将水和发泡原液注入发泡液容器并搅拌匀称；②.打开溶液罐的出口开关和液体开关，启动增压泵(保证液体布满增压泵内部)，调整液体开关使得液体流量和压强到设定值；③.待空气压缩机储气罐中气体达到8bar时，打开气体开关，调整开关使得气体流量和压强为设定值，收集生产的泡沫；④.J等衰落筒内壁用水潮湿，然后放到电子天平上，置零；⑤.招1生产出来的泡沫注入衰落筒，注满后开动秒表，关闭液体增压泵和气体开关；⑥.将装满泡沫的衰落筒放在电子天平上，读取泡沫的质量mf ;⑦.把衰落桶快速放到三角架上，然后把量筒放到三角架下方的电子天平上,置零，使衰落筒液体流出口对准量筒的中心(第6、7步为测量泡沫半衰期的关键步骤，为了提高试验的精确性，这两个步骤尽量在30秒内完成);⑧.纪录量筒内液体每增加5g时所用的时间，直至量筒内液体接近泡沫质量为止，整理数据求得泡沫的半衰期tl/2；⑨.清洗衰落桶，以备下次试验；⑩.至少进行三次平行试脸，取泡沫发泡倍率和半衰期的平均值作为最终试验值。
盾构隧道渣土改良理论与技术研究综述
盾构隧道渣土改良理论与技术研究综述摘要：由于盾构隧道工程的内容多，需要积极探讨各种地层渣土改良技术，在掌握基本理论知识的基础上，对此工程地段地质中的粉质黏土等内容进行有效改善，保证具体的施工可以满足土压盾构施工要求，更好地配备渣土改良系统，提高盾构隧道渣土改良的质量。
关键词：盾构隧道；渣土改良理论；技术研究；综述前言：在具体的盾构施工中，经常会遇到结"泥饼"和刀具磨损等多种问题，为了保证此工程的顺利进行，需要积极采取措施对渣土进行有效改良,主要目的是确保隧道顺畅施工的基础上，完善渣土改良的方案，对不同的改良技术进行整合，从而保证盾构隧道渣土改良技术在具体施工中的有效实施。
一、盾构隧道渣土改良技术的发展现状如今，为了提高我国建筑施工的效果，在隧道开挖过程中，需要在保证施工质量的基础上，合理使用盾构法，提高盾构施工质量。
可以结合实际施工进度，对渣土的实际状态进行调整，然后通过不同技术的改良，保证施工过程的顺利性和稳定性。
在保证其施工安全的基础上，结合复杂地层，完善施工方案，结合施工现场地质情况,了解渣土的特点，然后在此基础上选择最佳的渣土改良剂，提高实际改良的效果[1]。
由于盾构的施工项目比较多，施工流程也非常复杂，所以在其中存在排渣困难和盾尾失效等问题，更会严重影响隧道施工本身的安全性以及掘进效率。
为了避免对盾构施工质量带来影响，积极开展渣土改良以及盾尾密封工作，应用不同的理论知识，解决其中的问题。
同时，还需要分析盾构隧道渣土改良理论知识，加强对不同技术的应用，同步注浆充填剂等盾构新型技术，加强对特种材料的应用，加强其与配套施工技术的联合应用，通过对此内容的分析，为复杂环境渣土的改良提供保障。
在此过程中，还需要详细剖析了国内外的盾构渣土改良理论内容，加强对技术发展动态分析的力度，总结其中的研究不足之处。
最后，还需要提出渣土改良技术，加强对水环境以及温度地控制，不断强化渣土改良效果。
盾构法施工壁后注浆与渣土改良
盾构法施工壁后注浆由于盾构机刀盘的开挖直径大于管片外径，管片拼装完毕并脱出盾尾后，与土体间形成一环形间隙，简称施工间隙。
为了避免或减少盾构后部的沉降，在掘进隧道期间，必须回填此环状空隙。
施工间隙如果不及时得到填充，势必造成地层变形，使相邻地表的建筑物、构筑物沉降或隧道本身偏移。
因此，衬砌背后注浆是盾构法中必不可少的关键性辅助工法，合理的施工工艺选择是盾构掘进施工安全顺利的保证。
为防止地表沉降的发生，在施工间隙中注入压力灰浆，从而在很大程度上能保持地层的自然应力状态。
应力变化愈少则引起的地层变化和地面沉降也愈少。
如果对刚形成的空隙没有立即填充，盾壳的锥形，曲线掘进中的土层的位移，及超挖等因素环状空隙可能增加。
由于不能避免的衬砌对盾尾的偏心及衬砌和盾构可能的变形等，会导致衬砌环宽度的变化。
尾壳密封的设计厚度及其支撑结构和尾壳的厚度确定了环状空隙的宽度。
对当前制造的密封，理论上环状空隙的宽度约为70-120mm之间，其密封区为±20mm到±40mm.。
必须注意此值与盾构直径无关。
即对较大隧道衬砌施工公差的要求高于对小隧道衬砌的要求。
当环状空隙大于250 mm时则要灌浆。
一、壁后注（压）浆的目的1、控制地表沉降衬背注浆的最重要目的就是及时填充施工间隙，防止因间隙的存在导致地层发生较大变形或坍塌。
盾构直径大于隧道衬砌外径，当盾构向前推进，脱出盾尾的衬砌与土层之间形成的环形间隙，过了一定的时间土层会变形来填充这一空隙，使地表产生沉降，如果用合适的材料及时填充空隙，使地层有了支撑就不易产生沉降变形，所以说压浆可有效地控制地表沉降。
2、减少隧道的沉降量•如上所述，管片出盾尾，管片与土体之间产生空隙，使管片下部失去支撑，由于管片的自重，就产生了下沉，这将使原来成环良好的轴线受到影响，用具备一定早期强度的浆液及时填充施工间隙，可确保管片衬砌早期和后期的稳定。
而压浆后能使管片卧在压浆的材料上，就好象隧道有了一个垫层，也就防止或减少了隧道的沉降，保证了隧道轴线的质量，满足工程使用要求。
最新渣土改良总结
渣土改良技术总结摘要：在土压平衡式盾构施工过程中，开挖面土体的流动性十分重要，为了提高开挖面土体的流动性，通过对开挖出渣土进行改良，用以满足施工要求。
本文依托南昌地铁长～蛟区间盾构施工，对砂卵石和全、强、中风化千枚岩地层渣土改良技术加以总结，对之后类似工程提供经验。
关键字：盾构施工开挖面渣土改良地层1、工程概况长江路站～蛟桥站区间分为两个工程地质区，蛟桥站（北一环站）～中间风井、中间风井～里程约SK3+410为工程地质I区；里程约SK3+410～长江路站为工程地质II区。
（1）蛟桥站（北一环站）～中间风井～里程约SK3+410区间区间隧道通过的地层主要由⑥1全风化千枚岩、⑥2强风化千枚岩、⑥3-2中风化千枚岩等组成，地质条件复杂，施工难度大。
（2）里程约SK3+410～长江路站区间区间隧道通过的地层主要由②4中砂、②5粗砂、②6砾砂、②7圆砾、⑤1-1强风化泥质砂岩、⑥1全风化千枚岩、⑥2强风化千枚岩等组成，地质条件复杂，施工难度大。
2、盾构机具有的渣土改良设备为改善土体的流塑性和开挖面的稳定性，有效的开挖面稳定辅助支撑装置主要由三个部分组成：泡沫系统、膨润土装置、土仓压力控制系统。
（1）泡沫装置泡沫装置主要由活性剂泵、水泵、空压机、泡沫发生器、管路及阀件等组成，安放在后方台车上。
泡沫装置首先按一定比例将活性剂和水分别由活性剂泵和水泵泵入泡沫发生器，然后在在泡沫发生器中进一步和压缩空气进行混合生成泡沫，其中一部分通过四条独立的管道将泡沫经过盾构机前部的中心回转接头输送到刀盘，其余部则经过各自的管道进入土仓和螺旋输送机对碴土进行改良。
泡沫的加入具有手动和自动多种控制方式，并可根据实际需要实现泡沫混合比例、加注数量和加注点的不同选择。
（2）膨润土装置膨润土装置主要由注浆泵、储浆箱、管道、自动阀门等组成。
安放在后方台车上。
膨润土由膨润土泵泵出，经管道通到前面的密封土仓和螺旋输送机内，对碴土进行改良。
膨润土的注入可实现手动控制和自动控制。
06渣土改良技术
渣土改良技术背景随着城市化进程的加速，城市建设、道路修建等造成的工地废弃土地数量逐渐增多，以及土地资源越来越紧缺，渣土的处理和利用愈发引起人们的关注。
将废弃的渣土变废为宝，就需要采用渣土改良技术。
渣土改良技术介绍渣土改良技术指的是将工程废弃渣土进行物理、化学或生物改良，增加渣土的强度、减少其可液化性和可塑性，提高承载力、稳定性和排水性，从而使其适用于建筑、道路和土方填充等工程中的特定场合。
渣土改良技术的主要分类包括物理改良、化学改良和生物改良。
物理改良物理改良指的是对渣土进行物理性质的改变，从而达到强化和改良渣土的目的。
物理改良技术包括振动压实法、灰分掺和法、静压固化法、级配混合法等。
化学改良化学改良通过向渣土中添加化学物质，改变渣土的微观结构和化学性质，来改善渣土物理性质和力学性能。
常用的化学改良剂有水玻璃、氯化钙、氢氧化钙、高岭土、石灰等。
不同化学改良剂的使用方法和效果不尽相同。
生物改良生物改良是通过人工控制和利用生物体来改善渣土的性质，包括砌体和树根增加渣土的抗剪强度、根道促进水分循环等。
常见的生物改良技术有用植物、微生物等，可以达到在根道密度、根系活力和根长等方面对渣土进行改良。
应用渣土改良技术的应用领域非常广泛，包括建筑、道路、铁路、机场、码头、水利等各个方面。
具体涵盖如下：•机场：渣土改良可用于跑道、停车坪航道灯、指示标志、旅客服务区和航站楼设施等建筑的土质基础。
•码头：渣土改良可用于堤岸基础、码头、桥梁、平台、载货桥梁、卸货区和路面改造等。
•建筑：渣土改良可用于建筑物地基及地下室，它们可以加强地基承载能力，避免楼房沉降和地震损伤。
•铁路：渣土改良可用于铁路基础，加强承载力和稳定性，提高铁路线路运输效率和安全性。
•道路：渣土改良可用于道路基础，增强渣土的承载能力和稳定性，提高路面的耐久性和安全性。
结论渣土改良技术在我国的工程建设和环保领域中广泛应用，不仅增加了土地资源的利用效率，降低了工程造价，还对环境保护起到了积极的作用。
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石家庄铁道大学
THE END THANK YOU!
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开挖土粘附的效果；另外，渣土的处理也较为容易。
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3 渣土改良方法
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试验方法
（1） 直剪试验 直接剪切试验目的是测定盾构掘进地层中的重塑土以及加入
泡沫剂改良土体的抗剪强度参数(黏聚力和内摩擦角)。 采用应变控制式直剪仪，取n个试样，分别施加50～
300kPa的不同垂直压力，再分别对它们施加水平剪切力进 行剪切，求得破坏时的剪应力 ，亦即抗剪强度。
具体作用: （1）降低刀盘扭矩；减少刀具的消耗量降低磨损； （2）降低土体的渗透，易于沉降控制； （3）土体流塑性，便于土压平衡，易于出渣。
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石家庄铁道大学
（1）矿物类 黏土、膨润土、蒙脱土等。
（2）高吸水性树脂类
高吸水性树脂可以吸收自身质量几百倍的地下水成为胶凝状态，所以对 防止高水压地基的喷涌有很好的效果。
盾构施工技术培训-----之二
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第 二讲
土压平衡盾构渣土改良
郭京波
石家庄铁道大学
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目录
1 为什么要渣土改良 2 渣土改良常用添加材料 3 渣土改良方法 4 渣土改良达到什么效果
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1 为什么要渣土改良
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石家庄铁道大学
(2) 渗透试验
渗透是水在土孔隙中运动的现象。 土中渗透水呈层流状态时，则渗透速度与水力坡降成正比，
当水力坡降=1时的渗透速度称为土的渗透系数。 渗透试验目的是测定盾构穿越土层的土体在加入泡沫剂改良
前后的渗透系数变化情况，以此来选择能够满足盾构施工要 求的渣土。 (3) 盾构扭矩试验
石家庄铁道大学
什么是土压平衡？ 为什么要土压平衡？ 要达到土压平衡，需要什么性质的土体？
流塑体
通常遇到的地质具备这种条件吗？Βιβλιοθήκη 2020/6/163
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2 渣土改良常用添加材料
石家庄铁道大学
泡沫不但能显著降低砂土的渗透系数和剪切强度，而且能加 大混合体的和易性；
若加入适量膨润土，则可获得进一步提高砂土保水性、流动 性及降低砂土的渗透系数和剪切强度的效果。
环氧树脂
（3）水溶性高分子类---粘性剂
它与树脂一样是高分子化合物构成的材料，具有可以使开挖土体的黏性 增大的效果，泵送性好
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（4）界面活性材料类—泡沫剂
石家庄铁道大学
目前比较先进的改善土体性质的方法，主要是注入用特殊发泡剂和压缩 空气制作的气泡。不但能提高开挖土的流动性和不透水性，而且有防止
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4 渣土改良达到什么效果
石家庄铁道大学
举例：
砂卵石土层
通过向掌子面注入泡沫材料，使得掌子面切削的渣土得以改 良，渣土的内摩擦角由42．56°降低到38．2°。
提高了压力舱内渣土的流动性，降低了盾构的总推力和刀盘 的扭矩，减小了砂卵石土对盾构机刀盘、刀具及排土器的磨 损，延长了机械设备使用寿命；改良后渣土的渗透系数由 2.3×10-2 cm／s提高到4．6 X10-5cm／s